Сварочная проволока с редкоземельными металлами

Хотя лабораторные исследования полностью продемонстрировали значительный потенциал редкоземельной сварочной проволоки в улучшении микроструктуры сварного шва, уменьшении размера зерна и повышении прочности, её широкомасштабное промышленное применение сталкивается с некоторыми практическими ограничениями.Сварочная проволока с редкоземельными металлами

一: основные узкие места индустриализации в настоящее время связаны со следующими аспектами:

❶ Процесс и контроль:

● Узкое технологическое окно: редкоземельные элементы химически активны и легко выгорают при высоких температурах сварки (температура дуги может превышать 20 000 К), что затрудняет стабильный контроль эффективного количества переходов.

● Сложность обеспечения стабильности: обеспечение однородности содержания, морфологии и распределения редкоземельных элементов в каждой партии сварочной проволоки при массовом производстве является серьёзной проблемой.

❷ Стоимость и цепочка поставок:

● Высокие затраты на сырье: особенно высокоэффективные, но дефицитные редкоземельные элементы, такие как скандий (Sc), тербий (Tb) и диспрозий (Dy), являются дорогостоящими.

● Риски, связанные с цепочкой поставок: Китай является крупным мировым поставщиком редкоземельных металлов, но также сильно зависит от импорта некоторых сплавов на их основе. Геополитическая и торговая политика (например, экспортный контроль) может влиять на стабильность поставок и стоимость редкоземельного сырья.

❸ Технологии и осведомленность:

● Отсутствие стандартов и баз данных: Технические условия на сварочные процессы и стандарты оценки эксплуатационных характеристик редкоземельных сварочных проволок неполны, отсутствуют систематические данные о применении и долгосрочные подтверждения эксплуатационных характеристик.

● Осведомленность и признание: Традиционные сварочные процессы глубоко укоренились, и инженеры-сварщики с осторожностью относятся к испытаниям и использованию новых материалов.

❹ Замена и технологическая итерация:

● Технологии переработки редкоземельных металлов: Запад активно развивает такие технологии, как переработка редкоземельных магнитов из электронных отходов, что может изменить структуру спроса и предложения на редкоземельные металлы.

● Заменители с низким содержанием/отсутствием редкоземельных элементов: исследовательские проекты в ЕС и других странах направлены на разработку альтернативных материалов с характеристиками, близкими к неодимовым магнитам, но со значительно сниженным содержанием редкоземельных элементов, что представляет потенциальную долгосрочную угрозу.

二: Сварочная проволока с редкоземельными металлами, Прорывные направления индустриализации

Столкнувшись с вышеуказанными узкими местами, вся отраслевая цепочка должна стремиться к прорывам в следующих аспектах:

❶ Совершенствование технологических процессов и интеллектуальные технологии: Разработка более точных процессов производства сварочной проволоки (например, улучшение состава покрытия или формулы сплава) и их объединение с интеллектуальными технологиями сварки. Благодаря датчикам и обратной связи в режиме реального времени можно добиться точной регулировки потребляемой энергии сварки, стабилизируя процесс перехода редкоземельных элементов.

❷ Инновации и сотрудничество в области материалов: Укрепление сотрудничества с компаниями, занимающимися добычей редкоземельных элементов, для разработки новых, недорогих и высокопроизводительных систем сплавов на основе редкоземельных элементов. Например, изучение синергетического эффекта различных редкоземельных элементов или достижение аналогичных эффектов с использованием относительно недорогих редкоземельных элементов, таких как иттрий (Y).

❸ Стандартизация и создание баз данных: Отраслевые ассоциации и ведущие компании должны взять на себя ведущую роль в разработке технических стандартов и систем оценки для редкоземельных сварочных проволок. Одновременно с этим следует проводить систематические испытания для сбора данных о сварочных характеристиках в различных условиях, особенно данных о долгосрочной надежности и коррозионной стойкости, которые дадут критерии выбора для проектировщиков и пользователей.

❹ Сосредоточение на секторах с высокой добавленной стоимостью: На ранних этапах индустриализации следует избегать традиционных секторов, которые чрезвычайно чувствительны к стоимости, и отдавать приоритет развивающимся отраслям, таким как аэрокосмическая промышленность, оборонные технологии и производство высокотехнологичных сервоприводов для роботов, которые предъявляют чрезвычайно высокие требования к характеристикам сварки и могут позволить себе более высокие затраты.